本專利公開總體上涉及設備再制造，更具體地，涉及一種再制造的渦輪增壓器中心殼體和一種再制造的方法。

背景技術：

內燃機通常包括具有各種活動件例如渦輪增壓器的部件。典型的渦輪增壓器通常由互連并容納旋轉軸的三個鑄造部件構成。通常，中心殼體能夠旋轉地支撐和潤滑旋轉軸，該旋轉軸在一端具有壓縮機葉輪，在另一端具有渦輪機葉輪。壓縮機葉輪設置在連接到中心殼體的壓縮機殼體內，并且渦輪機葉輪設置在渦輪機殼體內，渦輪機殼體也連接到中心殼體。

當發(fā)動機被改造和/或修復時，通常移除和更換各種磨損或損壞的部件或系統(tǒng)。一個這樣的部件是渦輪增壓器，其工作在極端溫度條件下，并且例如通過與排氣接觸而暴露于化學侵蝕，并且因此經常受到腐蝕。典型的渦輪增壓器是任何發(fā)動機修復或改造工作的昂貴的部分。

為了降低改造發(fā)動機的成本，特別是相對于更換發(fā)動機的渦輪增壓器，過去已經使用各種技術來修復被腐蝕或以其他方式磨損的鑄造渦輪增壓器部件。一種現(xiàn)有技術包括，例如通過電鍍技術或通過焊接堆積將金屬沉積或鍍覆在鑄件的磨損區(qū)域中，然后加工或以其它方式完成沉積的材料。這種技術僅部分有效地恢復鑄件尺寸，并涉及使用不同的材料，這些材料具有與母體鑄造材料不同的熱和化學性質。此外，沉積或鍍覆技術對于諸如鋁的某些鑄造材料可能不容易可行或不可行。

技術實現(xiàn)要素：

一方面，本發(fā)明描述了一種改造的渦輪增壓器。改造的渦輪增壓器包括軸，該軸具有在第一軸端連接的渦輪機葉輪和在第二軸端連接的壓縮機葉輪。壓縮機殼體圍繞壓縮機葉輪設置，并且形成中心孔的渦輪機殼體圍繞渦輪機葉輪設置。渦輪機殼體形成內渦卷通道，內部滾動通道圍繞渦輪機葉輪并在操作期間運送氣體。隔熱罩至少部分地在中心孔內并且圍繞在壓縮機葉輪和渦輪機葉輪之間的軸而設置。隔熱罩通常是杯形的并且包括外凸緣。中心殼體設置在壓縮機殼體和渦輪機殼體之間，并且還與壓縮機殼體和渦輪機殼體連接。中心殼體形成孔，軸穿過該孔延伸，并且包括至少一個能夠旋轉地支撐軸的軸承。形成在中心殼體上的突起在中心孔內延伸，使得隔熱罩設置在渦輪機葉輪和突起之間。在一個實施例中，通過在中心殼體和渦輪機殼體之間沿著中心殼體的環(huán)形區(qū)域接合隔熱罩的外凸緣來形成密封，該密封相對于所述軸徑向延伸并且從所述中心殼體和所述渦輪機殼體之間的界面徑向向內設置。具有大致矩形橫截面的大致中空圓柱形的環(huán)連接到圍繞突出部的基部的中心殼體，并且形成環(huán)形區(qū)域，隔熱罩的外凸緣接合在該環(huán)形區(qū)域上以形成二次密封。

另一方面，本發(fā)明描述了一種用于在內燃機上使用的渦輪增壓器的中心殼體。中心殼體被配置成將壓縮機殼體與渦輪增壓器的渦輪機殼體互連。中心殼體包括形成在中心殼體中的孔，并且配置成能夠旋轉地支撐軸，所述軸在一端具有壓縮機葉輪并且在另一端具有渦輪機葉輪。突起也形成在中心殼體上并且被配置成在渦輪機殼體的中心孔內延伸。相對于軸徑向延伸的環(huán)形區(qū)域被設置為從中心殼體和渦輪機殼體之間的界面徑向向內。中心殼體還包括具有大致中空圓柱形形狀的環(huán)，所述環(huán)具有大致矩形橫截面。環(huán)圍繞突起的基部被連接到中心殼體，并且形成環(huán)形區(qū)域，襯墊可以接合在該環(huán)形區(qū)域上以在中心殼體和渦輪機殼體之間形成密封。

在另一方面，本發(fā)明描述了一種用于改造或再制造用于渦輪增壓器的中心殼體的方法。該方法包括拆卸原始渦輪增壓器以將原始中心殼體與剩余的渦輪增壓器部件分離，并且將原始中心殼體安裝在機械加工裝置上。使用機械加工裝置進行機械加工操作。機械加工操作包括切割和磨削中的至少一者，以從原始中心殼體去除母材料的一部分。母材料的所述部分設置在中空圓柱形切割區(qū)域內。當母材料被移除時，從原始中心殼體產生中心殼體坯料。中心殼體坯件包括徑向延伸的環(huán)形表面和軸向延伸的圓柱形表面，環(huán)形表面和圓柱形表面垂直相交并且通過機械加工操作形成。具有大致矩形橫截面的環(huán)附接到中心殼體坯料，以產生改造的中心殼體。該環(huán)包括設置在內徑處的內圓柱形表面和大致平坦的環(huán)形底座，使得環(huán)的環(huán)形底座鄰接徑向延伸的環(huán)形表面，并且內圓柱形表面在壓配合間隙處接合中心殼體坯料的軸向延伸的圓柱形表面。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器的外形圖。

圖2是圖1所示的渦輪增壓器的局部不完整視圖。

圖3是圖2的放大細節(jié)圖。

圖4-7中的每一者是中心殼體的一部分在再制造過程的特定步驟中的的不完整視圖。

具體實施方式

本發(fā)明總體上涉及部件和系統(tǒng)再制造技術以及相應的再制造部件，并且更具體地涉及用于再制造由于使用而表現(xiàn)出點蝕和其它磨損的渦輪增壓器中心殼體的結構和方法。在所公開的實施例中，渦輪增壓器包括氣體驅動渦輪機和機械地聯(lián)接到渦輪機的壓縮機，以用于內燃機中。所公開的渦輪增壓器具有另外典型的結構，其包括具有由發(fā)動機排氣驅動的渦輪機葉輪的渦輪機。渦輪機葉輪通過軸與壓縮機葉輪連接。渦輪機葉輪和壓縮機葉輪中的每一個具有大致徑向延伸的葉片，葉片在形成于相應殼體內的渦旋狀腔室內工作。

軸延伸穿過中心殼體，在中心殼體中提供用于操作、潤滑、冷卻和/或其他原因的油。在所公開的實施例中，可能在渦輪機殼體和中心殼體之間產生或存在可能的泄漏路徑。通過該泄漏路徑的廢氣可沿著路徑腐蝕和凹陷中心殼體和/或渦輪機殼體材料，在根據(jù)本發(fā)明的再制造方法可以有利地補救該損壞。本文公開的實施例涉及用于在內燃機上使用的渦輪增壓器，但不應被認為限于本文所述的渦輪增壓器結構和再制造方法的結構或應用。

圖1示出了渦輪增壓器100的外形圖。渦輪增壓器100包括渦輪機102和壓縮機104。渦輪機102和壓縮機104均連接到中心殼體106。在所示實施例中，渦輪機102包括渦輪機殼體103，并且壓縮機104包括經由背板108連接到中心殼體106的壓縮機殼體110。大致為盤形的背板108能夠使用任何已知的布置連接到壓縮機殼體110。在所示的實施例中，背板108和壓縮機殼體110之間的連接裝置包括與板114協(xié)作的螺栓112，以將背板108保持在圍繞形成在壓縮機殼體110中的孔的邊緣內。壓縮機還包括以已知方式容納在壓縮機殼體110內的壓縮機葉輪116。壓縮機葉輪116在圖1中不可見，但是在圖3、圖5和圖7的不完整視圖中部分地示出。圖2和圖3中示出了渦輪機殼體103和中心殼體106之間的連接的詳細的不完整視圖。

參照圖2和圖3，渦輪機殼體103形成圍繞渦輪機葉輪120設置的滾動通道118。渦輪機葉輪120連接到軸122，并且在運轉過程中旋轉，使得發(fā)動機廢氣通過滾動通道118，通過葉輪120上方，并且通過出口124離開殼體103。廢氣門126，其是可選的，可以以已知的方式打開以繞過渦輪機葉輪120。軸122可在中心殼體106的孔內旋轉，并且由設置在中心殼體孔內的軸承128支撐。在所示的實施例中，中心殼體106形成油通道130，其在軸122旋轉時供應發(fā)動機油以潤滑和冷卻軸承128。通道130中的油從安裝有渦輪機102的發(fā)動機提供，并且在其在軸承128上洗滌之后排回到發(fā)動機。

在所示的實施例中，渦輪機殼體103沿著可斷開的連接接口連接到中心殼體106，其可以拆開以用于維修或部件更換和修理。如圖所示，中心殼體106形成凸緣132，凸緣132與形成在渦輪機殼體103上的相應凸緣134配合，并沿著環(huán)形機械面密封表面136與其配合地連接，該環(huán)形機械面密封表面可以可選地包括襯墊或其它密封(未示出)。凸緣132和134通過v形帶夾具138保持在一起，但是其它安裝布置是已知的并且可以使用。在示出的實施例中，中心殼體106包括在渦輪機殼體103的中心孔142內延伸的突起140。中心孔142足夠大以在渦輪機葉輪120被安裝時容納渦輪機殼體103從中心殼體106的插入和移除。為了向連接有渦輪機葉輪120的軸122的端部提供懸臂支撐，中心殼體突起140具有大致圓柱形形狀并且在渦輪機殼體103內向上延伸到渦輪機葉輪120。

參照圖3，多部件密封裝置被用于防止排氣從滾動通道118外部泄漏。除了面密封136之外，軸密封144設置在軸122上。軸密封144可旋轉和可密封地接合中心殼體孔的端部146。此外，雖然在中心殼體內循環(huán)的油，例如通過通道130進一步有助于冷卻中心殼體106，但是在中心殼體106的突出部140和渦輪殼體103之間設置有隔熱罩148。隔熱罩148大體為杯形，并且包括接合在中心殼體106的凸緣132和渦輪機殼體103的相應凸緣134之間的外凸緣150，使得在高壓下產生線接觸，其基本上形成二次密封或襯墊以密封以防止來自渦輪機殼體103內的排氣的外部泄漏。凸緣150徑向向內設置，但是在其它方面鄰近面密封136，以有助于其密封功能?？梢岳斫?，中心殼體106、渦輪機殼體103和隔熱罩148之間的尺寸關系對沿著這些部件之間的界面的密封效果具有顯著影響。

形成在中心殼體106的表面上的環(huán)形區(qū)域152，相對于突出部140和渦輪機殼體103之間的軸中心線154徑向延伸的部分暴露并受到腐蝕和點蝕。環(huán)形區(qū)域152上的磨損、腐蝕和/或點蝕可能是由于在操作期間暴露于高溫、排氣中存在化學化合物，當發(fā)動機關閉時的濕氣和/或冷凝以及各種其它因素。當環(huán)形區(qū)域152腐蝕和/或以其它方式獲得凹坑和其它表面不連續(xù)性時，防止來自渦輪機殼體103的內部的排氣的外部泄漏的密封功能受損。此外，中心殼體106可能獲得的任何尺寸缺陷，特別是在環(huán)形區(qū)域152周圍的材料中，可能影響改造的渦輪增壓器的配合和功能。

為了避免這些和其他問題，根據(jù)本發(fā)明的改造的渦輪增壓器包括環(huán)156，其安裝在鄰近凸緣132的中心殼體106上，代替在改造操作期間被移除的損壞的母材料。環(huán)156可以在安裝之后被進一步加工以實現(xiàn)其相關表面的尺寸，其與中心殼體106的原始加工尺寸重復。此外，環(huán)156可以由與母部件相同的材料制成，例如鋼，或者可替代地由不同的材料制成，例如更好地適于抵抗損壞和腐蝕的不銹鋼合金。在所示的實施例中，環(huán)156具有大致中空的圓柱形形狀，其具有相對于軸中心線154在徑向方向上的寬度，其充分地延伸跨過環(huán)形區(qū)域152的基本上整個寬度。環(huán)156被連接到鄰近突起140的基部的中心殼體。以這種方式，避免了沿著環(huán)和中心殼體和/或隔熱罩148的凸緣150的界面的可能的泄漏路徑。此外，通過加工環(huán)156，能夠形成構成環(huán)形區(qū)域152的均勻且平坦的表面，這進一步改善了特別是凸緣150和界面136的密封能力。

為了說明中心殼體106的再制造過程，圖4-7示出了經歷各種再制造過程步驟的中心殼體106的一系列不完整的輪廓部分視圖。在下面的描述中，與先前描述的相應特征和結構相同或相似的特征和結構，為簡單起見由先前使用的相同參考標號表示。因此，如圖4所示，提供了原始中心殼體200。原始中心殼體200被示出為從原始渦輪增壓器移除，其是待再制造的。原始中心殼體200包括主體部分202、凸緣132和環(huán)形區(qū)域152，主體部分形成孔204，軸122(圖2)可以延伸穿過該孔。原始中心殼體200的環(huán)形區(qū)域152的狀態(tài)可能由于點蝕、腐蝕、沉積物和其它缺陷而劣化，這些缺陷通常表示為206。

在初始操作中，例如，可以通過化學或機械清潔劑來清潔原始中心殼體200，并且將其安裝到諸如車床的機械加工裝置上以進行加工。在研磨或切割操作中，原始中心殼體200的主體部分202的母材料的一部分可在中空圓柱形切割區(qū)域內被移除，這也移除了污染物和降解材料206。如圖5所示，切割或研磨操作的結果是中心殼體坯料208。中心殼體坯料208由在原始中心殼體200上執(zhí)行的大致圓柱形切割產生。圓柱形切割從沿著軸向方向從主體部分202的渦輪面210上高度為H，至少在外徑尺寸D，內徑尺寸d之間從原始中心殼體200移除母材料。

在機械加工操作之后，中心殼體坯料208在其外表面上包括徑向延伸的環(huán)形表面212和軸向延伸的圓柱形表面214，其垂直交叉并且圍繞發(fā)現(xiàn)損壞材料206的區(qū)域，并且損壞材料已經被移除。中心殼體坯料208具有跨過軸向延伸的圓柱形表面214的外徑，該外徑等于切割操作的內徑尺寸d。如圖5所示，當切口的深度H小于凸緣132與渦輪機面的軸向距離時，徑向延伸的環(huán)形表面212具有也等于切割操作的內徑尺寸d的內徑，以及至少等于切割操作的外徑尺寸D的外徑。應當理解，在替代實施例中，當切割操作的深度H超過凸緣132的軸向位置時，徑向延伸的環(huán)形表面212的徑向平面寬度將至多等于切割操作的外徑尺寸D。

在隨后的過程中，如圖6所示，環(huán)156安裝在中心殼體坯料208上，以產生再制造的中心殼體106(圖2)。參考這些圖，環(huán)156具有大致矩形的橫截面并且被安裝到中心殼體坯料208的主體部分202上，使得其鄰接徑向延伸的環(huán)形表面212和軸向延伸的圓柱形表面214。環(huán)156的安裝能夠通過任何適當?shù)姆椒▉硗瓿?。在所示的實施例中，考慮壓配合操作。因此，環(huán)156具有設置在內徑處的內圓柱形表面216，其內徑剛好小于或等于切割操作的內徑尺寸d，以允許部件之間的壓配合干涉。環(huán)還具有環(huán)形面218，該環(huán)形面大致平坦并鄰接徑向延伸的環(huán)形表面212。在安裝期間，環(huán)形面218和徑向延伸的環(huán)形表面212之間的鄰接面用作壓配合安裝的插入深度的停止特征，并且還確保面向外的環(huán)形面220共面且平坦。為了在安裝期間輔助，環(huán)156還可以包括在內部下邊緣和外部上邊緣處沿著環(huán)156的對角相對邊緣設置的兩個倒角或圓角222，以有助于在中心殼體坯料208上的安裝期間以及在將中心殼體106安裝到渦輪機殼體103中時作為外周表面224或環(huán)被插入到渦輪機殼體孔中。

在附接環(huán)156之后，壓縮機殼體110可以可選地經受附加的機械加工操作，以研磨或切割安裝的環(huán)156和/或中心殼體106的周圍表面的外表面，使得中心殼體106的總體結構和尺寸可以恢復到原始規(guī)格。例如，附加的機械加工操作可以對面向外的環(huán)形面220進行清潔、弄平或去毛刺，細化外周表面224的外徑，和/或執(zhí)行其他操作。

工業(yè)實用性

本發(fā)明適用于諸如用于內燃機的渦輪增壓器的壓縮機的中心殼體的改造。本文所述的改造系統(tǒng)和方法能夠有利地生產渦輪增壓器，其具有渦輪機殼體和中心殼體之間的接口，其至少與原始構造的渦輪增壓器一樣有效。通過在中心殼體與渦輪機殼體連接的區(qū)域中插入相同母材料或具有更好抗腐蝕性能的不同材料的環(huán)，改造的渦輪增壓器具有改進的配合、形式和功能。

應當理解，前面的描述提供了所公開的系統(tǒng)和技術的示例。然而，可以預期的是，本發(fā)明的其他實施方式可以在細節(jié)上不同于前述示例。對本發(fā)明或其示例的所有參考旨在參考在該點討論的特定示例，并且不旨在更一般地暗示對本發(fā)明的范圍的任何限制。關于某些特征的區(qū)別和貶低的所有語言旨在指示缺乏對這些特征的偏好，但不是將這些完全排除在本發(fā)明的范圍之外，除非另有指示。

除非在此另外指出，否則在此對數(shù)值范圍的敘述僅僅用作一種速記方法，分別涉及落入范圍內的各單獨數(shù)值，并且各單獨數(shù)值包含在說明書內，如同在此個別列舉一樣。本文所述的所有方法可以任何合適的順序進行，除非本文另有說明或者上下文清楚地相反指示。